论文部分内容阅读
研究背景和目的急性肺损伤(ALI:Acute lung injury)和急性呼吸窘迫综合症(ARDS:acute respiratory distress syndrome)是肺泡一毛细血管屏障受损为特征的临床疾病。对于呼吸功能严重受损的患者,机械通气(MV:mechanical ventilation)是近几十年来抢救危重病患者的一种不可或缺的生命支持手段。但人们发现机械通气其在提供有效的呼吸支持治疗的同时,会产生一些并发症,导致或加重病人原有的肺损伤,即机械通气所致肺损伤(VILI:ventilator-induced lung injury)。这是机械通气最严重的并发症,易诱发炎症反应综合征(SIRS:Systemic inflammatory response syndrome)和多器官功能衰竭(MSOF:multiple system organ failure),死亡率近50%。机械通气所致肺损伤是指通气过程中由于高容量或者高压力等因素所导致的肺组织损伤,其病理特征主要表现为肺泡毛细血管通透性增加、透明膜形成、肺出血、肺水肿、肺泡间隔增厚以及大量炎性细胞浸润。目前,机械通气所致肺损伤在实验和临床上均受到广泛关注,大致可分为：气压伤、不张伤、容量伤和生物伤。气压伤(baratrauma)是指由于高气道压力使肺泡破裂肺内气体泄漏到肺泡外组织,最终可导致肺泡破裂、肺间质及纵隔气肿、甚至气腹以及气体栓塞等。不张伤(atelectrauma),是指由于呼气末肺内容积过低或肺不张时,末梢通气道随机械通气的牵拉使不张肺泡周期性开启和闭合从而产生高剪切力最终导致肺泡破裂,加重原有肺损伤。容量伤(volutrauma)是指由于大潮气量机械通气导致的容量性肺损伤,其主要与呼气末肺内容积过大引起的肺内上皮与血管内皮过度牵拉有关。前三种属于机械性损伤,肺生物伤(biotrauma)是前三种机械伤最终共同途径,是指由于机械通气的各种机械刺激作用于肺内细胞导致血管内皮细胞受损,同时也诱发炎性因子和炎性介质在肺内的释放,最终导致肺内炎症反应。机械伤和生物伤是相互联系的,机械伤造成生物伤,生物伤反过来会加重机械伤。一般而言早期出现机械性损伤,随后以细胞因子、炎徒细胞介导的生物伤为主。对VILI研究涉及最多的炎症细胞是中性粒细胞,涉及的细胞因子主要有TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎性细胞因子。这些炎症细胞和细胞因子相互作用,导致肺组织损伤,而且还可通过血液循环释放到全身各个组织器官,诱发炎症反应综合征(SIRS)和多器官功能衰竭(MODS),甚至危及生命。中性粒细胞可通过肺泡-毛细血管膜屏障进行迁移、黏附、聚集在肺组织从而产生肺损伤。ICAM-1是一种免疫球蛋白超家族类单链糖蛋白,要分布于血管内皮细胞和上皮细胞,可以调控细胞间的黏附性,通过与淋巴细胞功能相关抗原-1(lymphocyte functionao antigen-1, LFA-1)介导双向信号传递, 参与激活白细细胞与基质细胞间的相互作用,激活白细胞与血管内皮细胞间的粘附作用,激活白细胞的黠附聚集释放反应,促进炎症的发生。依法利珠单抗(efalizumab, Raptiva)为针对淋巴细胞功能抗原-1(LFA-1)的重组人CDlla单克隆抗体,它通过阻断LFA-1与细胞间黏附分子-1(ICAM-1)的相互作用,阻断T细胞活化、迁移和黏附。这些研究表明,依法利珠单抗能够通过抑制炎性细胞的聚集来减轻炎症反应。本研究中我们假设依法利珠单抗能够抑制中性粒细胞黏附聚集,抑制炎症反应,减轻机械通气所致肺损伤(VIM),实验中我们通过大鼠尾静脉注射依法利珠单抗或IgG作为对照来治疗VILI,结果显示依法利珠单抗确实明显减轻机械通气所致肺损伤。同时,与IgG对照组相比,依法利珠单抗能够降低髓过氧化物酶(MPO)活性,减少中性粒细胞聚集。另外,我们发现依法利珠单抗抑制炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6和MIP-2的产生。因此,依法利珠单抗对机械通气所致肺损伤有治疗作用。研究方法动物实验,本研究分两部分。第一部分大鼠机械通气肺损伤模型的建立及机械通气肺炎症反应1.大鼠机械通气肺损伤模型：育龄8-12周、体重240-290g重的雄性SD大鼠,腹腔注射硫喷妥钠(37mg/kg)进行麻醉,气管切开,分别以大潮气量(潮气量VT42ml/kg,呼吸频率40次／分,PEEP=0)和普通潮气量(潮气量VT 7ml/kg,呼吸频率40次／分,PEEP=3 cmH2O)进行机械通气,然后尾静脉注射司可林(5mg/kg)。机械通气2h,维持呼吸末二氧化碳分压PaCO2 35-45cm H2O、室温灯维持体温37-38℃。2.机械通气所致肺损伤的炎性反应：机械通气2小时后分别测定肺组织的病理形态学变化,肺组织湿/干比支气管肺泡灌洗液(BAL)中蛋白含量、中性粒细胞数目、TNF-a,IL-6,IL-1b和MIP-2,测定肺MPO活性。第二部分CD11a单抗,依法利珠单抗对机械通气所致肺损伤的保护作用1. LFA-1/ICAM-1在机械通气所致肺损伤中的作用。2.依法利珠单抗减轻机械通气所致肺损伤的保护机制。实验结果1.与小潮气量机械通气组相比,大潮气量机械通气形成以肺组织破坏、肺水肿形成、中性粒细胞浸润为特征的机械通气所致肺损伤。与小潮气量机械通气组相比,大潮气量机械通气肺组织损伤严重,肺水肿渗出及肺湿干重比值增加,支气管肺泡灌洗液中总蛋白、白细胞增多,TNF-α、IL-6、 IL-1b、MIP-2等促炎性细胞因子水平增高,肺组织MPO活性增肌。2.1 LFA-1/ICAM-1的表达上调导致在机械通气所致肺损伤LFA-1/ICAM-1是介导、调节白细胞黏附、聚集的重要因素,在机械通气过程中,LFA-1/ICAM-1表达上调,促使白细胞迁移、黏附、聚集到肺组织,引起炎性介质、细胞因子的激活释放,从而引发炎症反应,导致肺损伤。2.2依法利珠单抗通过下调LFA-1/ICAM-1减轻机械通气所致肺损伤依法利珠单抗是淋巴细胞功能抗原-1(LFA-1)的重组人CD11a单克隆抗体,通过下调LFA-1/ICAM-1的表达,阻断LFA-1与细胞间黏附分子-1(ICAM-1)的相互作用,能够抑制白细胞细胞激活、迁移、减少白细胞的趋化过程,抑制炎性介质、细胞因子的释放,从而减轻机械通气所致肺损伤。结论1.大潮气量机械通气产生了以炎症反应为主肺损伤。2.1 LFA-1/CAM-1的激活引起的白细胞的聚集引发的炎症反应是VILI的发生的关键。2.2依法利珠单抗通过抑制CAM-1引发的白细胞的聚集对VILI产生保护作用。意义首次探讨CD1 1a抗体,依法利珠单抗在机械通气所致肺损伤中的保护作用及其可能机制,对VILI的治疗有重要意义,为VILI的治疗提供了理论依据和实验基础。